Aunque parezca extraño, es posible que los gemelos tengan padres diferentes. Cuando los gemelos tienen padres diferentes, se les conoce como gemelos fraternos "bipaternos".
Normalmente, una mujer ovulará un solo óvulo a la vez. Sin embargo, hay ocasiones en que una mujer puede ovular dos óvulos dentro del mismo ciclo. La fertilización de múltiples óvulos no necesariamente ocurre durante un solo acto sexual. Cuando ambos huevos son fertilizados por el mismo macho, incluso si los huevos son fertilizados en diferentes momentos, los gemelos resultantes se consideran fraternos. Cuando cada huevo es fertilizado por un macho separado, se producen gemelos fraternos bipaternos.